考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度研究

优化调度是实现梯级泵站系统节能降耗最有效的非工程措施之一,系统中的各类损失是影响优化调度结果的重要因素。相较于传统的仅考虑泵站抽水装置的损失,将渠道水力损失纳入优化调度的考量范围,以梯级泵站系统日运行费用最小为目标函数,构建考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度模型,采用动态规划算法对模型进行求解。利用该模型对南水北调来水调入密云水库调蓄工程前6级泵站进行优化调度。结果表明:渠道水力损失对扬程优化分配的结果改变显著,所构建的模型能有效降低运行费用。     

低扬程取水泵站节能技术与优化运行

取水泵站装置效率低、能耗大的主要原因是水泵选型和组合运行调度不合理。从泵站节能降耗和提高经济效益角度出发，结合实例，在阐述水泵节能改造技术基础上，建立了以满足供水量要求、能源单耗最小为目标的泵站节能优化运行数学模型。计算结果表明水泵节能技术与优化运行数学模型技术相结合，是泵站实现安全供水、节能降耗、降低供水成本的最有效途径。     

基于两层协调模型的多级扬水灌区供水调配优化

针对宁夏回族自治区扬水灌区水资源紧缺、供水扬程高、不同灌溉方式并存、供水调配困难、运行成本高等问题,开展了多级扬水灌区的供水调配优化研究。考虑研究区供水具有多层次、相互联系、组成复杂、影响因素众多等特点,建立了具有二层递阶结构的供水调配多目标优化模型。模型以各层缺水量平方和最小和运行功耗最小为目标,考虑不同灌溉时段影响,第1层建立单个泵站供水调度优化模型,以进行单个泵站控制区内各时段输蓄水量分配优化;第2层建立多级泵站供水调配优化模型,以优化系统内各级泵站系统各时段供水量和提水量。两层之间以供水量作为协调变量,依据大系统分解-协调原理进行求解,充分考虑了不同层次之间水量调配和主体利益的协调。灌区应用表明,所构建模型能有效进行多级扬水灌区水量调配优化,给出了核定水量下各级泵站系统水量分配优化方案,优化方案较好地缓解了各级泵站间的供水调配时空矛盾,显著减小了系统缺水量。研究结果可为灌区管理者进行实际水量调配和管理提供决策支持和技术支撑。     

泵站-水库原水调水系统经济运行方式优化

为提高泵站-水库原水调水系统中泵站的运行效益,最大限度降低输水系统的运行成本.通过分析该类输水系统特性以及供水方式,基于遗传算法构建泵站机组流量分配模型,优化分配泵站运行流量.在此基础上,考虑泵站时间维度上的运行方式,结合亳州加压泵站的工程状况和区域分时电价,以单位提水费用最小为优化目标,构建经济运行模型.将该方法应用于亳州供水工程,结果表明模型效果显著,并对历史运行区间内周期输水量进行离散计算,拟合得出周期内单位提水费用最低工况,进而对拟合结果进行分析.结果表明：所构建经济运行模型具有较好的适用性,可降低工程运行费用,为工程优化调度提供指导;受到泵站运行效率和分时电价的影响,泵站单位提水费用随调水量增加先降低后升高.     

考虑峰谷电价及清水池调节容积的取水泵站优化调度

取水泵站优化运行调度研究对泵站节能具有较好的指导意义。针对取水泵站的工作特点,以取水泵站日运行耗电费最小为目标,考虑峰谷电价及清水池调节容积对取水泵站日运行耗电费的影响,建立了含定速泵或双速泵的取水泵站优化运行调度数学模型,并利用基于动态规划法的求解策略对该数学模型进行了求解。最后通过实例计算结果表明：在原有泵型不变且同等满足供水要求的情况下,该取水泵站采用本文优化后的运行方案较目前实际的运行方案,可有效地实现充分利用清水池调节容积应对峰谷电价进行错峰运行,泵站运行耗电费可明显降低,这验证了本文所建立的优化调度数学模型是合理、有效的,对类似的取水泵站节能运行具有良好的指导意义。     

基于改进粒子群算法的排涝泵站优化调度分析

针对泵站节能降耗问题,建立了站内优化调度模型,并利用混沌理论改进粒子群算法,开展站内调度方案寻优问题研究。研究结果表明,采用混合粒子群算法,收敛速度快,求解精度高,较适合泵站优化调度求解;采用3时段优化分析时,优化方案耗电量为23.34万kWh,节省电量3.46万kWh,取得了较好的优化调度结果。     

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程，极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行，以密云水库调蓄工程后三级泵站（郭家坞、雁栖、溪翁庄）为研究对象，基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型，采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明：对于管渠结合的梯级泵站输水系统，在不同输水流量下，梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%；梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案，保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。     

基于多Agent理论的城市供水泵站运行调度系统

将多Agent理论与供水泵站运行调度结合起来,建立了一个基于多Agent理论的城市供水泵站运行调度系统,此系统由监控多Agent子系统、方案决策多Agent子系统、方案执行多Agent子系统以及起协调联络作用的管理Agent和通信Agent构成.整个系统内的各个Agent相互协作使系统具有高度智能性、分布性和开放性等特性,为城市供水泵站进行合理的运行调度提出了新思路.     

大型水利工程梯级泵站短期优化调度方案

针对泵站高能耗难题,采用粒子群优化算法对南水北调东线徐洪河段的短期经济性调度方案进行研究.基于水量平衡方法,耦合流量、水位、蓄量及水力损失函数关系式,动态模拟渠道水情变化过程.将泵站扬程动态调整过程中产生的电费纳入考虑范围,以调度期内梯级输水系统产生的总电费和调控后水位与目标偏差最小为优化目标,其中目标水位为适应短期内调节的梯级扬程优化分配结果.基于实际运行数据对模型结果进行分析和验证,结果表明：渠道水情模拟方法的模拟精度较高,水位模拟值与实测值平均误差在10 cm左右;梯级短期优化调度模型引入目标水位增强了优化效果,进一步减少4.7元/万m³用电费用,优化方案的单位运行成本相比实际调度可有效降低6.7%.     

基于差异特性水泵机组的优选与调控

为有效降低泵站因理论抽水装置效率偏离实际情况产生的方案误差,在聚类方法的基础上,利用历史监测数据对泵站内各抽水装置的特性曲线进行校正,同时将校正结果运用到泵站优化调度模型中,构建基于差异特性水泵机组的泵站优化调度模型,以实现站内机组的智能优选与调控.研究结果表明：校正后曲线的理论抽水装置效率比校正前精度平均提高18.8%,更符合工程实际;相比于人工经验调度方案,基于校正后曲线的差异特性水泵机组优化方案能耗平均降低了9.08%,成本平均降低了3.59%,优于人工经验调度方案;对校正后的多台水泵机组性能曲线进行对比发现,因安装位置、累计运行台时及磨损程度不同,导致泵站内同型号水泵的抽水装置效率产生差异,最大偏差达14.63%,说明长时间运行时的泵站已无法直接通过均分流量完成最优分配,进一步证明了水泵机组差异特性研究的必要性.     

基于分时电价的梯级泵站输水系统日优化运行

为了提高梯级泵站输水系统日运行效益,通过分析梯级泵站输水系统,提出了梯级泵站输水系统整体运行效率的定义及表达式,分析了梯级泵站输水系统日运行费用的影响因素及优化机制.在此基础上,以日运行费用最小为目标,考虑分时电价,日输水总量,泵站进、出水池水位等约束条件,以时段流量分配、级间水位等因素为决策变量,建立了梯级泵站输水系统日运行费用优化模型、梯级泵站输水系统运行效率优化模型和单级泵站运行效率优化模型,采用基于区间离散的动态规划法进行求解,进而确定梯级泵站输水系统日优化运行方案,包括各时段内梯级间水力(水位、流量)方案和各泵站内运行方案.将该优化方法应用于南水北调东线韩庄运河段梯级泵站工程,结果表明节约费用效果较为显著.     

不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度方案优化

为降低不受潮汐影响城镇圩区排涝泵站群常规调度能耗,提出了排涝总能耗最小单目标选优和圩区内(外)河水位限制多目标去劣的优化方法。为圩区排涝泵站群常规调度确定若干种典型排水条件组合,对每组排水条件,以泵站为试验因素、各泵站不同的运行规则为试验水平、不同运行规则组合下的最小运行能耗为试验结果开展正交试验;对试验结果开展正交分析获得各泵站从优到劣不同运行规则组合序列。对每组运行规则序列,根据各泵站排水能力限制,应用动态规划法可获得圩区泵站群最低排涝能耗及对应的各泵站开机方案;对最低排涝能耗排序可获得圩区泵站群优化运行方案序列,进一步应用圩区内(外)河水位限制条件可获得圩区泵站群某排水条件下最优调度方案。以上海市城区某区域为实例,阐明了优化计算全过程,优化计算结果比现行调度方案的排涝能耗至少可节省6%。     

梯级泵站供水系统水资源优化调度模型研究

采用系统分析理论 ,研究了梯级泵站供水系统的水资源优化调度问题 ,建立了具有提调水量和泄弃水量两个决策变量及多级泵站、多个水库、多个供水片的多目标水资源优化调度模型 ,给出了自优化模拟调度方法。经实例研究表明 ,模型是可行和实用的     

基于DP-分解协调法的梯级泵站优化调度及控制

为了降低含变频泵的梯级泵站日运行费用、减少优化算法运行时间和便于管理。将含变频泵的梯级泵站优化调度这一复杂得多目标决策问题,拆分为能耗优化和电费降低2个问题,对于能耗优化问题运用分解协调法将梯级泵站模型以扬程为关联量分解为单级泵站子系统模型和单级泵站交互子系统模型,将单级泵站子系统以流量为关联量分解为工频泵和变频泵子系统模型,对各子系统模型采用隐枚举法、动态规划法进行求解。对于电费降低问题,将不进行任何优化、只进行能耗优化和同时进行能耗优化加日流量分配3种情况进行类比,对日流量分配模型也采用动态规划求解。结果表明:动态规划(DP)-分解协调法能够优化含变频泵的梯级泵站,梯级泵站能耗和日运行费用都得到了明显降低;DP-分解协调法与单独采用动态规划法解决含变频泵的梯级泵站优化调度相比,算法运行时间步长得到较大缩减;以DP-分解协调法设计并研发了智能优化调度系统,实现实时控制一体化和便捷管理。     

东深供水改造工程太园泵站设计中几个问题的研究

太园泵站是东深供水改造工程的水源泵站，由于泵站流量和扬程变幅较大，为提高泵组运行效率，节省运行费用，在设计中对水泵和主电动机的参数选择进行了充分的比较论证。同时，由于该站是梯级调水泵站的首级泵站，还须对泵站运行调度的可行性进行研究，以保证多级泵站运行时的流量平衡。另外，还对虹吸式出水流道的起动特性进行了研究，提出了有利于泵站运行管理的结论和建议。运行实践表明，太团泵站设计参数的选择是正确的，为东深供水改造工程的优化调度和经济运行奠定了基础。     

基于动态规划法的单级泵站日经济运行优化模型

为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式,实现单级泵站的运行优化。通过分析水泵运行效率与水泵流量、扬程以及转速间的相互关系,确定水泵装置的工况点,构建单级泵站日经济优化运行模型,以泵站日运行总费用最低为目标,通过动态规划法从而求解单级泵站的日经济最优运行方案。选定南昌市九圩港提水泵站为研究对象,依据泵站已有的运行数据,在综合考虑泵站日运行分时电价、扬程及流量变化的基础上,将该泵站优化运行模型分为两层,第一层为泵站日经济优化运行模型,确定泵站在一日内运行费用的最小值;第二层为泵站运行效率优化模型,确定在不同时段内泵站效率最优运行方式。结果表明,当日总输水量一定时,分时电价是影响泵站日经济运行费用和不同时段机组流量分配的主要因素;以九圩港泵站的典型工况为例,优化后的泵站运行方案较优化前日单位运行费用降低了18%。该模型对实现单级泵站日经济优化运行具有一定指导意义。     

泵站群控系统的节能优化调度研究

在实际泵站运行中需要根据不同要求调节流量扬程,由于泵站中定速泵和调速泵运行组合不合理,导致泵站运行效率低下。针对此问题,提出以泵站总功率最小为目标函数,以供水指标约束、单泵供水能力和调速泵的调速比为约束条件,建立了泵站优化运行数学模型。利用人工蜂群算法确定水泵并联运行的台数、调速泵的调速比及各泵流量的分配,实现泵站的优化运行。以某泵站实际要求进行计算,得出优化运行方案,比较并分析人工蜂群算法和标准遗传算法在泵站优化运行中的适用性。结果表明:人工蜂群算法的计算结果更优,收敛速度更快,计算用时更少,表明该算法在泵站优化运行及相近领域有较高的实用价值。     

基于DPSA算法的“单库-单站”水资源优化调度方法研究

提出了单座水库与单座补水泵站水资源优化调度的非线性数学模型,模型以年内各时段的缺(弃)水量的平方最小为目标函数,各时段水库供水量和泵站引提水量为决策变量,各时段水库库容为状态变量,以年调节水库可供水量、泵站年引提水总量、水库与补水泵站的联合运行准则(泵站闲时补库、忙时供水)等为约束条件,并以南水北调东线一期江苏境内"骆马湖-皂河站"为实例,采用动态规划逐次逼近法进行求解。结果表明,相同供水保证率时,50%、75%、95%来水频率下泵站补水量、缺水量、弃水量比常规调度均有减少。     

基于BP网络的泵站优化调度

利用BP神经网络模拟水泵动力特性,在此基础上,依据泵站优化调度特点,建立优化调度数学模型,采用遗传算法对某泵站运行方案进行寻优,确定不同时段下的机组开机台数、流量以及叶片角度等操作数据,得出耗能小、操作方便的运行方案。     

非电费成本对并联泵站流量分配的影响规律研究

泵站应用广泛、耗能巨大，并联泵站是泵站的一种常见布置形式，开展并联泵站最优流量分配方案研究对泵站运行节能降耗意义重大。但目前研究中主要考虑了提水电费等电费成本，针对非电费成本的考虑不足。综合考虑电费成本与其他非电费成本，采用动态规划方法构建了考虑非电费成本的并联泵站站间流量最优分配模型，并以南水北调东线工程睢宁枢纽（含沙集站与睢宁二站并联运行，其中沙集站需支付非电费成本）为例开展了实例研究。应用结果表明：(1)非电费成本占比较低时对流量优化方案无影响，在非电费成本占比达到65%的阈值后对分配方案具有较强的导向作用；(2)当非电费成本占比较低时，机组的硬件约束决定了并联泵站的站间流量分配方式。但随着非电费成本占比提升，机组硬件约束的影响力减弱使得非电费成本开始主导站间流量分配方式，并且这种变化首先发生在高扬程工况下。在达到一定阈值后，非电费成本对泵站群的最优运行方案有着重要的影响，在优化调度过程中需要将其纳入优化目标中来。